由于每年都有起重機(jī)安全事故，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失和人身傷害，為了遏制頻發(fā)的起重機(jī)事故，保護(hù)人民財(cái)產(chǎn)安全，國務(wù)院下發(fā)相關(guān)通知：《國務(wù)院關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)企業(yè)安全生產(chǎn)工作的通知》(國發(fā)[2010]23號)提出大型起重機(jī)要裝起重機(jī)安全監(jiān)控管理系統(tǒng)?！秶鴦?wù)院辦公廳印發(fā)貫徹落實(shí)(國務(wù)院關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)企業(yè)安全生產(chǎn)工作的通知)重點(diǎn)工作分工方案的通知》(國辦函[2010]140號)，提出要督促落實(shí)大型起重機(jī)械安裝安全監(jiān)控管理系統(tǒng)。國家質(zhì)檢總局和國家安全監(jiān)管總局為了響應(yīng)國務(wù)院號召，制訂了《大型起重機(jī)械安裝安全監(jiān)控管理系統(tǒng)實(shí)施方案》(國家質(zhì)檢特聯(lián)2011137號)，并決定開展大型起重機(jī)安全監(jiān)控管理系統(tǒng)前期示范試點(diǎn)工作。我院成功研出該起重機(jī)安全監(jiān)控管理系統(tǒng)，并將該系統(tǒng)在1臺MQ63t大型電站門座起重機(jī)上進(jìn)行安裝試驗(yàn)，各項(xiàng)指標(biāo)符合國家要求。

1主要功能和工作原理

門座起重機(jī)的起重量或起重力矩達(dá)到額定起重量90％時(shí)，系統(tǒng)自動報(bào)警，當(dāng)超過額定起重量5％時(shí)起升機(jī)構(gòu)停止向上運(yùn)行；當(dāng)起重力矩超過額定力矩5％時(shí)，起重機(jī)將同時(shí)停止上升和向大幅度方向運(yùn)行。具有限制起升位移、變幅位移、回轉(zhuǎn)角度、行走距離的功能，當(dāng)接近預(yù)設(shè)位移或角度限定值時(shí)，系統(tǒng)自動報(bào)警并轉(zhuǎn)為低速運(yùn)行；達(dá)到極限值時(shí)，自動停止向危險(xiǎn)方向運(yùn)動。該系統(tǒng)能夠連續(xù)記錄并保存每一個(gè)工作循環(huán)的所有工作參數(shù)，最多可存儲16000個(gè)工作循環(huán)。起重機(jī)安全監(jiān)控管理系統(tǒng)可將起重機(jī)記錄下的內(nèi)容通過下載打印的方式，實(shí)現(xiàn)信息化管理。

2總體設(shè)計(jì)

2．1硬件部分

安全監(jiān)控管理系統(tǒng)硬件主要由外圍檢測裝置、通訊接口系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)組成。外圍檢測裝置主要用于整機(jī)狀態(tài)的采集，包括：測量風(fēng)速儀、編碼器、高度檢測裝置、力矩限制器及其他限位開關(guān)等。通訊接口系統(tǒng)主要用于PLC系統(tǒng)、上位機(jī)系統(tǒng)及第三方產(chǎn)品的通訊，包括：LINK—ETH—MPI模塊、串口通訊模塊CPU341、DP通信組件等。而控制系統(tǒng)是整個(gè)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)神經(jīng)，完成系統(tǒng)的總體協(xié)調(diào)和工作，主要由工控機(jī)和西門子300系列PLC系統(tǒng)單元組成。視頻監(jiān)控系統(tǒng)主要用于對起重機(jī)重要工作場所進(jìn)行實(shí)時(shí)的畫面監(jiān)控和存儲，包括攝像機(jī)、自動光圈鏡頭硬盤錄像機(jī)等。報(bào)警及顯示系統(tǒng)提供系統(tǒng)故障發(fā)生情況以及系統(tǒng)的安全性，通過直觀的顯示可以對重要參數(shù)進(jìn)行重點(diǎn)監(jiān)控。系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)圖見圖1。

2．2軟件部分

電站門座起重機(jī)安全監(jiān)控管理系統(tǒng)完成PLC程序的編寫及上位機(jī)軟件的組態(tài)，在STEP7V5．4軟件平臺上編寫程序，完成整機(jī)狀態(tài)的采集、處理和運(yùn)算、控制輸出及上位機(jī)的通訊。通過上位機(jī)安裝Wincc7．0軟件，開發(fā)實(shí)現(xiàn)了能夠?qū)崟r(shí)數(shù)據(jù)畫面顯示、現(xiàn)場數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)記錄、歷史數(shù)據(jù)管理、故障報(bào)警以及應(yīng)歷史回顯等功能。

3關(guān)鍵技術(shù)

3．1起升高度的測量

由于電站門座起重機(jī)在使用過程中，起重臂臂架的角度和起升高度是變化的，因此，門座起重機(jī)起升高度的測量一直都是難點(diǎn)。采用在鋼絲繩卷筒端部加裝編碼器，測量計(jì)下其旋轉(zhuǎn)圈數(shù)n(1，2，3，4…17,)，并通過公式計(jì)算其每圈盤鋼絲繩的長度L(￡，L，，，…)；同時(shí)在其臂架端部加裝角度傳感器，測量臂架當(dāng)前角度OL；查機(jī)械圖紙可確定，臂架長度為，臂架端部離地距離為Ⅳ。起升高度可通過式(1)

計(jì)算S=M·COSOL一(Ll+7+￡3…+)+N(1)考慮到實(shí)際工況中的拉鎖變形，在現(xiàn)場需多次試驗(yàn)校正。

3．2起重量誤差的修正

通過臂架頭部安裝拉板式傳感器來測量起重量，但是采集的信號并非絕對的直線，而是接近

直線的曲線。為了獲取較為準(zhǔn)確的起重量值，采

用擬近曲線的方式。

4、電站門座起重機(jī)CMMS系統(tǒng)

電站門座起重機(jī)CMMS系統(tǒng)包含門座起重機(jī)的主界面和所監(jiān)測起重機(jī)的基本信息，可以設(shè)定所需的參數(shù)，為了方便用戶快捷操作，在主界面下方設(shè)計(jì)有主副起升機(jī)構(gòu)、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)數(shù)據(jù)記錄等按鈕，只要點(diǎn)擊這些按鈕就可以進(jìn)入相應(yīng)的操作界面進(jìn)行操作。CMMS系統(tǒng)根據(jù)起重量的不同，設(shè)置有一級預(yù)警限位、二級停止限位和三級急停限位。當(dāng)超過預(yù)設(shè)的起重量或是主副鉤出現(xiàn)故障時(shí)，CMMS系統(tǒng)會發(fā)出報(bào)警，在出現(xiàn)危險(xiǎn)的情況下，主副鉤停止起升。同時(shí)，隨著大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動，該CMMS界面可以實(shí)時(shí)顯示出大車運(yùn)行的左右距離。在完成該界面的操作時(shí)，需預(yù)先設(shè)置極限值，工作時(shí)隨著大車距離極限值越來越近，系統(tǒng)會出現(xiàn)一級預(yù)警，二級停止限位，直到三級急停限位，實(shí)時(shí)保證大車運(yùn)行的安全。

同時(shí)，該CMMS系統(tǒng)可以詳細(xì)記錄起重機(jī)操作人員的每項(xiàng)操作，以及每項(xiàng)操作的日期在界面的右側(cè)時(shí)間輸入需要查詢的日期，可以任意一天查詢電站門座起重機(jī)主副鉤的所有吊重歷史，為事故調(diào)查和事故追責(zé)留下可靠的文本資料。

5、工程實(shí)例

2014年l0月，在某大型電廠正在服役的3臺63t電站門座起重機(jī)上安裝了該系統(tǒng)，同時(shí)選擇在3臺門座起重機(jī)上安裝，主要是為了進(jìn)行相同條件下的對比試驗(yàn)。在考核過程中，將起重機(jī)安全監(jiān)控管理系統(tǒng)與門座起重機(jī)的反饋控制相連接。另外，幾臺只是安裝了簡單的力矩限制器和位置限制器，統(tǒng)計(jì)安裝反饋系統(tǒng)和未安裝反饋控制相連接，統(tǒng)計(jì)二者在實(shí)際使用中超載與誤操作的次數(shù)。試驗(yàn)之前分別對載荷和幅度參數(shù)進(jìn)行了計(jì)量，如表1所示，使用一個(gè)月后，進(jìn)行了2次計(jì)量，計(jì)量結(jié)果是測量精度變化不超過1．6％，在控制范圍內(nèi)。

通過對比安裝安全監(jiān)控管理系統(tǒng)和未安裝起重機(jī)安全監(jiān)控管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)，結(jié)果表明，已安裝的門座起重機(jī)在全部工作過程中超載記錄為0，未安裝的2臺中最大額定起重?zé)o超載。額定起重力矩超載次數(shù)為3．1％，最大超載幅度達(dá)8．6％，大部分超載屬于輕微超載，在5％～8．6％之間，主要原因是由力矩限制器精度不夠或未及時(shí)調(diào)整。該系統(tǒng)為起重機(jī)安全管理提供了先進(jìn)、可靠的科技管理手段，解決了該公司長期以來經(jīng)過種種努力未能解決的關(guān)鍵問題。改變了傳統(tǒng)的安全管理模式，使起重機(jī)的安全管理落實(shí)到了實(shí)處。公司管理模式也由不定期的行政監(jiān)督躍升到連續(xù)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)管理，不僅使管理變得更加有效還節(jié)約了50％左右的管理成本。

6、結(jié)束語

大型電站門座起重機(jī)安全監(jiān)控系統(tǒng)的成功研發(fā)，讓起重機(jī)管理也由不定期的行政監(jiān)督躍升到連續(xù)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)管理，改變了傳統(tǒng)的安全管理模式，使起重機(jī)的安全管理落實(shí)到了實(shí)處。管理模式也由不定期的行政監(jiān)督躍升到連續(xù)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)管理，不僅使管理變得更加有效還節(jié)約了50％左右的管理成本。同時(shí)該系統(tǒng)對避免事故以及對事故的事后分析也有很大的作用。該系統(tǒng)目前只是運(yùn)用在電站門座起重機(jī)上，應(yīng)用范圍比較窄。今后會繼續(xù)延伸本項(xiàng)目的技術(shù)研究并進(jìn)行技術(shù)改造，力爭把該技術(shù)運(yùn)用到電站塔式起重機(jī)、大噸位龍門起重機(jī)及裝卸橋等多種起重機(jī)上，擴(kuò)大應(yīng)用范圍。